交通防电磁声屏障设计与施工方法初探

2、交通防电磁声屏障体设计

2.1交通电磁的特点

交通电磁干扰源主要包括交通车辆本身、车载无线通信设备以及交通相关的其它电磁源。据国内外统计数据表明，电磁波能量水平方向才有较高的传播水平，电磁波会随着距离增加而快速衰减。建筑物及树木等对电磁波有一定的阻挡作用，电磁波的垂直方向传播相对较窄，所以我们在进行交通电磁屏蔽体设计时也就与常规的声屏障设计有了共同的防护思路——重点防护水平方向的电磁能量传播。

2.2交通防电磁声屏障的设计原则

一般情况下，大部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在实际工程中，要达到80dB以上的屏蔽效能是十分困难的，一般都保持在30~60dB的中等屏蔽数值之间。这是因为，屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于构成屏蔽体的材料，而且取决于屏蔽体的结构形式。通常防电磁声屏障结构在电磁防护达到标准情况下，噪声防治水平也能达到10-15dB之间，符合国家相关防护要求。所以，我们在进行电磁声屏障屏蔽体设计时首先要考虑满足电磁屏蔽的基本要求，基本的设计原则如下：

（1）屏蔽体的导电连续性

 整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。这一点在实现起来十分困难。因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何实用价值。一个实用的屏蔽体必然会有很多孔缝，如显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分结合的缝隙等，由于这些导致导电不连续的因素存在，如果设计人员在设计时没有考虑如何处理，屏蔽体的屏蔽效能往往很低，甚至没有屏蔽效能。

（2）不能有直接穿过屏蔽体的导体

一个屏蔽效能再高的屏蔽体，一旦有导线直接穿过屏蔽体，其屏蔽效能就会损失99.9% (60dB)以上，但是，实际屏蔽体总是会有导线穿过，如果没有对这些导线进行妥善的处理(屏蔽和滤波)，这些导线会极大的降低屏蔽体屏蔽效能，妥善处理导线是屏蔽设计中的重要内容之一。

（3）屏蔽体材料选择兼顾导电性和导磁性

材料的导电性和导磁性越好，屏蔽效能越高。但实际的金属材料不可能兼顾这两方面。例如：铜的导电性很好，但是导磁性很差；铁的导磁性很好，但导电性较差。应该使用什么材料，根据具体屏蔽主要依赖反射损耗，还是吸收损耗来决定是侧重导电性还是导磁性。频率较低的时候，吸收损耗很小，反射损耗是屏蔽效能的主要机理，要尽量提高反射损耗。反射损耗与辐射源的特性有关，对于电场辐射源，反射损耗很大；对于磁场辐射源，反射损耗很小。因此，对于磁场辐射源的屏蔽主要依靠材料的吸收损耗，应该选用导磁率较高的材料做屏蔽材料。反射损耗还与屏蔽体到辐射源的距离有关，对于电场辐射源，距离越近，则反射损耗越大，对于磁场辐射源，距离越近，则反射损耗越小。正确判断辐射源的性质，决定它应该靠近屏蔽体还是远离屏蔽体是结构设计的又一个重要内容。但频率较高时，吸收损耗是主要的屏蔽机理，这时与辐射源是电场辐射源还是磁场辐射源关系不大。电场波是最容易屏蔽的，平面波其次，磁场波是最难屏蔽的。尤其是低频(1kHz以下)磁场，很难屏蔽。对于低频磁场，要采用高导磁性材料，甚至采用高导电性材料和高导磁性材料复合起来的材料。

2.3交通防电磁声屏障设计案例说明

结合以上交通电磁的特点和防电磁声屏障设计原则的综合分析，并结合防护所在地的交通环境和防护目标的特殊性（军队卫星地球接受站），根据GB 13615-92《地球站电磁环境保护要求》及GB3096-93《城市区域环境噪声标准》4类标准相关限制要求，我们在北京门头沟区新南城西北环线道路工程防电磁声屏障工程中选用的屏蔽材料为具有较高导电性和导磁性的金属铜丝网附着在吸隔声金属板上制作而成。金属铜丝网可以进行粘接、缝制，易于制成不同的几何形状对辐射源进行屏蔽，屏障整体采用上折角结构形式，用于消除交通对保护目标电磁和声环境的不利影响。表1为单层铜丝网在不同频率下的屏蔽效能，从表中可看出网孔越小、线径越粗，电磁屏蔽越好。还可以看出，当频率高于100MHz时，屏蔽效能开始下降，这是因为铜丝网反射信号的能力减弱。本次设计选用的是直径为型号2的铜丝网，工程实践表明，这类屏蔽材料组合基本合理、安装结构形式可操作性强、实用价值高，而且电磁和噪声屏蔽效果比较明显。其中交通干扰电磁综合屏蔽效能在30dB以上，降噪效果10dB以上，能够达到国家相关标准规定的限值要求。